The electric field is a quantity of particular relevance in plasma physics. Indeed, its fluctuations are responsible for different macroscopic phenomena such as anomalous transport in fusion plasmas. Answering a long-standing challenge, we offer a new method to locally and non-intrusively measure weak electric fields and their fluctuations in plasmas, by means of a beam of hydrogen ions or atoms. We present measurements of the electric field in vacuum and in a plasma where Debye shielding is measured. For the first time, we have used the Lamb-shift resonance to measure oscillating electric fields around 1 GHz and observed the strong enhancement of the Lyman-α signal. The measurement is both direct and non-intrusive. This method provides sensitivity (mV cm−1) and temporal resolution (ns) that are three orders higher compared to current diagnostics. It thus allows measuring fluctuations of the electric field at scales not previously reached experimentally.
電場はプラズマ物理学において特に重要な物理量である。実際、その変動は核融合プラズマにおける異常輸送などの様々な巨視的現象の原因となっている。長年にわたる課題に応えるべく、我々は水素イオンまたは水素原子ビームを用いて、プラズマ中の弱い電場およびその変動を局所的かつ非侵襲的に測定する新しい手法を提案する。我々は、真空中およびデバイ遮蔽が測定されるプラズマ中の電場測定結果を示す。我々は初めてラムシフト共鳴を用いて約1 GHzの振動電場を測定し、ライマンα信号の強い増強を観測した。この測定は直接的かつ非侵襲的である。本手法は、既存の診断法と比較して感度（mV cm⁻¹）および時間分解能（ns）が3桁高い。これにより、これまで実験的に到達できなかったスケールでの電場変動の測定が可能となる。